RU2493104C1 - Potassium titanide powder and based on it lubricating composition - Google Patents
Potassium titanide powder and based on it lubricating composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2493104C1 RU2493104C1 RU2012103825/05A RU2012103825A RU2493104C1 RU 2493104 C1 RU2493104 C1 RU 2493104C1 RU 2012103825/05 A RU2012103825/05 A RU 2012103825/05A RU 2012103825 A RU2012103825 A RU 2012103825A RU 2493104 C1 RU2493104 C1 RU 2493104C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- potassium titanate
- transition metal
- particles
- powder
- intercalated
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lubricants (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к технологии производства порошкообразных титанатов калия, частицы которых имеют слоистую структуру, интеркалированы ионами переходных металлов и предназначены для использования в качестве антифрикционных добавок к смазочным материалам, а также включает в себя состав смазочной композиции с металлосодержащей антифрикционной добавкой для использования в узлах трения качения и скольжения в автомобильной, машиностроительной, текстильной, химической и других отраслях промышленности.The group of inventions relates to the production technology of powdered potassium titanates, the particles of which have a layered structure, are intercalated by transition metal ions and are intended to be used as antifriction additives for lubricants, and also includes the composition of the lubricant composition with a metal-containing antifriction additive for use in rolling friction units and slip in the automotive, engineering, textile, chemical and other industries.
Известен порошок титаната калия, состоящий из слоистых чешуйчатых частиц субмикронного размера, имеющих размер менее 2 мкм, у которых соотношение длина/толщина менее 5, при этом порошок состоит не менее чем на 90% из частиц, имеющих соотношение длина/толщина - менее 2, и на 97% и более - из частиц, имеющих это соотношение, равное менее чем 3. Порошок титаната калия состоит из тонких и плоских частиц, при этом отношение интенсивности дифракционных пиков на его рентгенограммах для пиков (h00)/(0k0) составляет 3 и менее. Порошок титаната калия также содержит частицы, включающие в свой состав щелочной металл, отличный от калия (см. патент США №6579619, МПК В32В 05/16, приоритет от 17.06.2003 г.).A potassium titanate powder is known, consisting of submicron layered scaly particles having a size of less than 2 microns, whose length / thickness ratio is less than 5, and the powder consists of at least 90% of particles having a length / thickness ratio of less than 2, and 97% or more, from particles having this ratio equal to less than 3. Potassium titanate powder consists of thin and flat particles, while the ratio of the intensity of diffraction peaks in its X-ray diffraction patterns for peaks (h00) / (0k0) is 3 and less. Potassium titanate powder also contains particles comprising an alkali metal other than potassium (see US Pat. No. 6,579,619, IPC B32B 05/16, priority dated June 17, 2003).
В известном порошке титаната калия плоская форма частиц создает благоприятные условия для трения скольжения при использовании в материалах для изготовления тормозных колодок и дисков, частицы этого порошка хорошо (лучше, чем волокна) диспергируются в полимерах. Известный титанат калия представляет собой группу продуктов разного соотношения оксида титана и оксида калия (от 1 до 6). Однако частицы в известном порошке титаната калия, согласно приведенным в описании изобретения рентгенограммам, также имеют кристаллическую структуру (выраженные, хотя и несколько размытые, дифракционные пики, позволяющие авторам рассматривать их как слабокристаллические), что нежелательно для антифрикционных добавок к смазочным материалам, поскольку увеличивает их абразивное действие при трении.In the known potassium titanate powder, the flat shape of the particles creates favorable conditions for sliding friction when used in materials for the manufacture of brake pads and discs, the particles of this powder are well (better than fibers) dispersed in polymers. Known potassium titanate is a group of products of different ratios of titanium oxide and potassium oxide (from 1 to 6). However, the particles in the known potassium titanate powder, according to the X-ray diffraction patterns described in the invention, also have a crystalline structure (pronounced, albeit somewhat diffuse, diffraction peaks, allowing the authors to consider them as weak crystalline), which is undesirable for antifriction additives to lubricants, since it increases abrasive action during friction.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является известный порошок титаната калия, состоящий из слоистых частиц чешуйчатой формы субмикронного размера, при этом частицы титаната калия интеркалированы по крайней мере одним неионогенным, анионным или катионным поверхностно-активным веществом (ПАВ), молекулы которого также привиты на поверхность частиц титаната калия, причем в качестве неионогенных ПАВ используют оксиэтилированный алкилфенол или оксиэтилированный спирт, в качестве катионных ПАВ цетилтриметиаммоний бромид, а в качестве анионных ПАВ - алкилбензолсульфонат натрия или алкилсульфат натрия (см. патент РФ №2420459, МПК C01G 23/00, C01D 13/00, приоритет от 14.10.2009 г., опубл. 10.06.2011 г.).Closest to the proposed technical solution is the known powder of potassium titanate, consisting of layered particles of scaly form submicron size, while the particles of potassium titanate are intercalated by at least one nonionic, anionic or cationic surface-active substance (surfactant), the molecules of which are also grafted onto the surface particles of potassium titanate, moreover, as nonionic surfactants use ethoxylated alkyl phenol or ethoxylated alcohol, as cationic surfactants cetyltrimethammonium bromine id, and as anionic surfactants - sodium alkylbenzenesulfonate or sodium alkyl sulfate (see RF patent No. 2420459, IPC
Недостатком известного порошка титанат калия является относительно высокое значение износа трущихся поверхностей при использовании этого порошка в составе смазочных материалов.A disadvantage of the known potassium titanate powder is the relatively high wear value of the rubbing surfaces when using this powder in the composition of lubricants.
Широко известно, что повышение трибологических свойств смазочных композиций достигается за счет введения в базовые минеральные, синтетические или полусинтетические масла различных органических и неорганических соединений, составляющих основу смазочного материала специальных добавок, придающих смазке антифрикционные, противоизносные и противозадирные свойства, эффективность которых зависит от синергизма и химического взаимодействия компонентного состава в условиях эксплуатации.It is widely known that the increase in the tribological properties of lubricating compositions is achieved by introducing various organic and inorganic compounds into the base mineral, synthetic or semi-synthetic oils, which form the basis of the lubricant for special additives that give the antifriction, antiwear and extreme pressure properties, the effectiveness of which depends on synergism and chemical component composition interactions under operating conditions.
Так, например, известна антифрикционная композиция, состоящая из основного смазочного материала и присадки; при этом смазочный материал представляет собой парафин, или церезин, или консталин, или стеарин, или пчелиный или синтетический воск, или другие пластичные смазки, присадка представляет собой нитрид бора в виде микрочастиц размером не более 0,02 мкм, и композиция дополнительно содержит добавку Eco-Universal Oil-Package в виде жидкости, и стабилизатор, выбранный из группы, включающей уксусную, лимонную или молочную кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас.%: нитрид бора 0,2-90,0; Eco-Universal Oil-Package 0,2-90,0; стабилизатор 0,2-5,0; смазочный материал остальное (см. патент РФ №2415907, МПК С10М 169/04; С10М 125/26; С10М 129/30; С10М 137/08; С10М 129/16; C10N 30/06, опубл. 20.12.2010 г.).For example, an antifriction composition is known consisting of a base lubricant and an additive; wherein the lubricant is paraffin, or ceresin, or constalin, or stearin, or bees or synthetic wax, or other plastic lubricants, the additive is boron nitride in the form of microparticles with a size of not more than 0.02 μm, and the composition additionally contains an Eco additive -Universal Oil-Package in the form of a liquid, and a stabilizer selected from the group comprising acetic, citric or lactic acid, in the following ratio of components, wt.%: Boron nitride 0.2-90.0; Eco-Universal Oil-Package 0.2-90.0; stabilizer 0.2-5.0; the lubricant is the rest (see RF patent No. 2415907, IPC С10М 169/04; С10М 125/26; С10М 129/30; С10М 137/08; С10М 129/16; C10N 30/06, publ. 20.12.2010) .
Недостатком смазок подобного состава являются низкие противоизносные свойства, связанные с высокой твердостью нитрида бора, сопоставимой с твердостью алмаза.The lack of lubricants of this composition are low anti-wear properties associated with high hardness of boron nitride, comparable with the hardness of diamond.
Известна смазочная композиция, включающая базовую основу и металлосодержащую присадку, представляющую собой комплексную соль стеариновой кислоты, при этом в качестве комплексной соли стеариновой кислоты она содержит никель-кобальтовый стеарат при равном содержании в нем металлических никеля и кобальта от 2,0 до 4,5 мас.% каждого при следующем соотношении компонентов, мас.%: никель-кобальтовый стеарат 0,5-3,0; базовая основа 97,0-99,5 (см. патент РФ №2393206, МПК С10М 129/40; C10N 10/16; C10N 30/06, опубл. 27.06.2010 г.).Known lubricating composition comprising a base base and a metal-containing additive, which is a complex salt of stearic acid, while as a complex salt of stearic acid it contains nickel-cobalt stearate with an equal content of metallic nickel and cobalt from 2.0 to 4.5 wt. .% each in the following ratio of components, wt.%: nickel-cobalt stearate 0.5-3.0; the basic basis of 97.0-99.5 (see RF patent No. 2393206, IPC С10М 129/40; C10N 10/16; C10N 30/06, publ. 06/27/2010).
Однако смазочные композиции с добавками на основе солей никеля и кобальта увеличивая износостойкость поверхности смазываемых деталей узлов трения, слабо влияют на момент силы трения.However, lubricating compositions with additives based on nickel and cobalt salts, increasing the wear resistance of the surface of the lubricated parts of friction units, have little effect on the moment of friction force.
Также наиболее близким к предложенному техническому решению является известная смазочная композиция, включающая базовую основу и металлосодержащую присадку, при этом в качестве металлосодержащей присадки она содержит медно-оловянный стеарат с содержанием в нем 10-30 мас.% меди и 3-8 мас.% олова при следующем соотношении компонентов, мас.%: медно-оловянный стеарат 0,5-2,0; базовая основа 98,0 - 99,5 (см. патент РФ №2233866, МПК С10М 159/18; C10N 10:02; C10N 10:08, опубл. 10.08.2004 г.).Also closest to the proposed technical solution is the well-known lubricating composition comprising a base base and a metal-containing additive, while as a metal-containing additive it contains copper-tin stearate with a content of 10-30 wt.% Copper and 3-8 wt.% Tin in the following ratio of components, wt.%: copper-tin stearate 0.5-2.0; the basic basis of 98.0 - 99.5 (see RF patent No. 2233866, IPC С10М 159/18; C10N 10:02; C10N 10:08, publ. 08/10/2004).
Недостатком известной смазочной композиции является низкая износостойкость, недостаточно высокая предельная контактная нагрузка и низкий коэффициент трения, а также ограниченный срок службы в узлах трения из-за быстрой выработки присадки по причине высокой химической активности металлической составляющей композиции в зоне трения.A disadvantage of the known lubricating composition is low wear resistance, insufficiently high ultimate contact load and low coefficient of friction, as well as a limited service life in friction units due to the rapid development of additives due to the high chemical activity of the metal component of the composition in the friction zone.
В качестве группы изобретений предлагается порошок титаната калия и смазочная композиция, которые связаны между собой настолько, что образуют единый изобретательский замысел, т.е. одно из которых предназначено для изготовления другого, а именно использование нового вида порошка титаната калия как антифрикционной добавки к смазочному материалу, за счет чего расширяются эксплуатационные возможности смазочной композиции путем обеспечения максимально эффективного влияния на процесс трения.As a group of inventions, a potassium titanate powder and a lubricating composition are proposed that are so interconnected that they form a single inventive concept, i.e. one of which is intended for the manufacture of another, namely the use of a new type of potassium titanate powder as an antifriction additive to the lubricant, thereby expanding the operational capabilities of the lubricating composition by providing the most effective effect on the friction process.
Задачей настоящего изобретения является получение нового вида порошка титаната калия, состоящего из чешуйчатых частиц субмикронного размера, которые интеркалированы ионами переходного металла, и имеющих пониженную склонность к формированию агломератов.The objective of the present invention is to obtain a new type of powder of potassium titanate, consisting of scaly particles of submicron size, which are intercalated by transition metal ions, and having a reduced tendency to form agglomerates.
Техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является улучшение трибологических свойств порошка титаната калия, проявляющееся в снижении коэффициента трения, увеличении подвижности слоев, формирующих его частицы, а также снижения степени агломерированности его отдельных частиц.The technical result achieved in solving this problem is to improve the tribological properties of potassium titanate powder, which is manifested in a decrease in the coefficient of friction, an increase in the mobility of the layers forming its particles, as well as a decrease in the degree of agglomeration of its individual particles.
Указанный технический результат достигается тем, что в порошке титаната калия, состоящем из слоистых частиц чешуйчатой формы субмикронного размера, согласно изобретению, частицы титаната калия интеркалированы ионами, по крайней мере, одного переходного металла.The specified technical result is achieved by the fact that in a potassium titanate powder consisting of layered particles of flake form submicron size, according to the invention, the particles of potassium titanate are intercalated by ions of at least one transition metal.
Целесообразно в качестве переходного металла использовать цинк.It is advisable to use zinc as a transition metal.
Целесообразно в качестве переходного металла использовать медь.It is advisable to use copper as a transition metal.
Целесообразно в качестве переходного металла использовать медь и цинк.It is advisable to use copper and zinc as a transition metal.
Целесообразно использовать частицы титаната калия интеркалированные одновременно ионами переходного металла и поверхностно-активного вещества.It is advisable to use particles of potassium titanate intercalated simultaneously by transition metal ions and a surfactant.
Целесообразно в качестве поверхностно-активного вещества использовать анионное, либо неионогенное, либо катионное поверхностно-активное вещество.It is advisable to use anionic, or nonionic, or cationic surfactant as a surfactant.
Задачей настоящего изобретения является также разработка состава смазочной композиции, обеспечивающей высокую износостойкость и повышенный срок службы в узлах трения.The present invention is also the development of the composition of the lubricating composition, providing high wear resistance and increased service life in friction units.
Техническим результатом, достигаемым при решении настоящей задачи, является снижение коэффициента трения, повышение износостойкости и ресурса трущихся поверхностей.The technical result achieved in solving this problem is to reduce the coefficient of friction, increase the wear resistance and resource of rubbing surfaces.
Указанный технический результат достигается тем, что в смазочной композиции, содержащей антифрикционную добавку и базовый смазочный материал, в качестве которого может выступать пластичная смазка либо минеральное, полусинтетическое или синтетическое масло, согласно изобретению, в качестве антифрикционной добавки используют порошок титаната калия, состоящий из слоистых частиц чешуйчатой формы субмикронного размера, интеркалированых ионами, по крайней мере, одного переходного металла, при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошок титаната калия 0,3-12,0, базовый смазочный материал 88,0-99,7.The specified technical result is achieved by the fact that in a lubricant composition containing an antifriction additive and a base lubricant, which can be a grease or mineral, semi-synthetic or synthetic oil, according to the invention, as an antifriction additive, potassium titanate powder consisting of layered particles is used flake form of submicron size, intercalated by ions of at least one transition metal, in the following ratio of components, wt.%:
Целесообразно в качестве переходного металла использовать цинк.It is advisable to use zinc as a transition metal.
Целесообразно в качестве переходного металла использовать медь.It is advisable to use copper as a transition metal.
Целесообразно в качестве переходного металла использовать медь и цинк.It is advisable to use copper and zinc as a transition metal.
Целесообразно использовать частицы титаната калия интеркалированные одновременно ионами переходного металла и поверхностно-активного вещества.It is advisable to use particles of potassium titanate intercalated simultaneously by transition metal ions and a surfactant.
Целесообразно в качестве поверхностно-активного вещества использовать анионное, либо неионогенное, либо катионное поверхностно-активное вещество.It is advisable to use anionic, or nonionic, or cationic surfactant as a surfactant.
Интеркаляция слоистых частиц титаната калия ионами, по крайней мере, одного переходного металла позволяет получить эффект плакирования поверхности трущихся деталей в узле трения. При этом выход ионов переходных металлов из межслойного пространства частиц слоистого титаната калия в базовый смазочный материал происходит постепенно, что обеспечивает длительный срок выработки присадки и регенерацию ранее плакированной поверхности деталей узлов и механизмов на последующих этапах эксплуатации смазки.Intercalation of layered particles of potassium titanate by ions of at least one transition metal allows to obtain the effect of cladding the surface of the rubbing parts in the friction unit. In this case, the release of transition metal ions from the interlayer space of particles of layered potassium titanate into the base lubricant occurs gradually, which ensures a long term of additive development and regeneration of the previously clad surface of parts of assemblies and mechanisms at subsequent stages of lubricant operation.
Использование комбинация ионов различных переходных металлов в наибольшей степени снижает величину износа трущихся деталей.Using a combination of ions of various transition metals to the greatest extent reduces the amount of wear of rubbing parts.
Интеркаляция слоистых частиц титаната калия одновременно поверхностно-активным веществом и ионами переходных металлов позволяет улучшить трибологические свойства смазочных материалов, в которые они вводятся в качестве антифрикционной и противоизносной добавки. В качестве поверхностно-активных веществ могут быть использованы анионное (например, алкилбензолсульфонат натрия, алкилсульфат натрия, натриевое, калиевое или литиевое мыло), либо неионогенное (например, оксиэтилированный алкилфенол торговой марки ОП-10. оксиэтилированный спирт или синтамид), либо катионное (например, цетилтриметиламмоний бромид ЦТАБ) поверхностно-активное вещество.Intercalation of the layered particles of potassium titanate with both a surfactant and transition metal ions improves the tribological properties of the lubricants into which they are introduced as anti-friction and anti-wear additives. As surfactants, anionic (for example, sodium alkylbenzenesulfonate, sodium alkyl sulfate, sodium, potassium or lithium soap), or nonionic (for example, ethoxylated alkyl phenol of the OP-10 trademark. Ethoxylated alcohol or syntamide), or cationic (for example , cetyltrimethylammonium bromide CTAB) surfactant.
Предложенный порошок титаната калия иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана микрофотография (просвечивающая электронная сикроскопия) порошка титаната калия интеркалированного ионами цинка; на фиг.2 - рентгеновская дифрактограмма порошка титаната калия интеркалированного ионами цинка, меди и поверхностно-активного вещества; а на фиг.3 - распределение частиц по размеру для титаната калия, интеркалированного ионами цинка, в составе дисперсии в базовом масле марки И-20.The proposed potassium titanate powder is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a micrograph (transmission electron microscopy) of a potassium titanate powder intercalated by zinc ions; figure 2 is an X-ray diffraction pattern of potassium titanate powder intercalated by ions of zinc, copper and a surfactant; and figure 3 is a particle size distribution for potassium titanate intercalated with zinc ions as a part of a dispersion in an I-20 base oil.
Предложенный порошок титаната калия состоит из чешуйчатых частиц неправильной формы, размер частиц или их агломератов составляет 60-600 нм, толщина частиц 5-40 нм. При этом часть частиц образует агрегаты (агломераты); наиболее вероятный размер агломератов составляет 1,8 мкм, максимальный размер агломератов составляет 4 мкм.The proposed potassium titanate powder consists of scaly particles of irregular shape, the size of the particles or their agglomerates is 60-600 nm, the particle thickness is 5-40 nm. In this case, part of the particles forms aggregates (agglomerates); the most probable agglomerate size is 1.8 microns; the maximum agglomerate size is 4 microns.
Смазочную композицию, содержащую, в качестве антифрикционной добавки, порошок титаната калия, состоящий из слоистых частиц чешуйчатой формы субмикронного размера, интеркалированных ионами, по крайней мере, одного переходного металла, а также базовый смазочный материал, в качестве которого может выступать пластичная смазка либо минеральное, полусинтетическое или синтетическое масло, приготавливают при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошок титаната калия 0,3 - 12,0, базовый смазочный материал 88,0 - 99,7.A lubricant composition containing, as an anti-friction additive, potassium titanate powder, consisting of submicron-sized layered particles intercalated with ions of at least one transition metal, as well as a base lubricant, which can be a grease or mineral, semi-synthetic or synthetic oil, is prepared in the following ratio of components, wt.%: potassium titanate powder 0.3 - 12.0, base lubricant 88.0 - 99.7.
Предложенные в изобретении порошок титаната калия, интеркалированный ионами переходных металлов, имеющий чешуйчатую форму частиц субмикронного размера и обладающий улучшенными трибологическими свойствами, а также смазочную композицию на его основе можно получить следующим способом.Proposed in the invention is a powder of potassium titanate intercalated by transition metal ions, having a scaly shape of particles of submicron size and having improved tribological properties, as well as a lubricating composition based on it can be obtained in the following way.
Пример. Исходный порошок слоистого титаната калия, полученный, например, в соответствии с описанием патента РФ №2326051, МПК С03С 23/00, опубл. 11.08.2006 г,, в ходе обработки при температуре 450-550°C порошка оксида титана в расплаве, содержащем гидроксид калия и нитрат калия, взятых в весовом соотношении 1:1:8, при последующей промывке дистиллированной водой и просушивании, диспергируют в водном растворе, содержащем водорастворимую соль, по крайней мере, одного переходного металла, например, в форме нитрата цинка и/или меди и/или никеля и/или хрома и.или железа.Example. The initial powder of layered potassium titanate, obtained, for example, in accordance with the description of the patent of the Russian Federation No. 2326051, IPC С03С 23/00, publ. 08/11/2006, during the treatment at a temperature of 450-550 ° C of a powder of titanium oxide in a melt containing potassium hydroxide and potassium nitrate, taken in a weight ratio of 1: 1: 8, with subsequent washing with distilled water and drying, dispersed in aqueous a solution containing a water-soluble salt of at least one transition metal, for example, in the form of zinc nitrate and / or copper and / or nickel and / or chromium and iron.
Интеркалирование порошка титаната калия проводят при интенсивном перемешивании полученной суспензии. Для интенсификации процесса может быть использовано ультразвуковое диспрегирование. Кроме того, для ускорения процесса интеркаляции и оптимизации трибологических характеристик получаемого продукта, водный раствор может также содержать добавку водорастворимого поверхностно-активного вещества (ПАВ) в соответствии с описанием патента РФ №2420459, МПК C01G 23/00, C01D 13/00, опубл. 10.06.2011 г., предпочтительно - анионного ПАВ.The intercalation of potassium titanate powder is carried out with vigorous stirring of the resulting suspension. Ultrasonic dispersion can be used to intensify the process. In addition, to accelerate the process of intercalation and optimize the tribological characteristics of the obtained product, the aqueous solution may also contain an additive of a water-soluble surfactant in accordance with the description of RF patent No. 2420459, IPC
После завершения процесса интеркаляции, полученный порошок титаната калия отделяют от водного раствора и просушивают.After completion of the intercalation process, the resulting potassium titanate powder is separated from the aqueous solution and dried.
Далее, порошок титаната калия, состоящий из слоистых частиц чешуйчатой формы субмикронного размера, интеркалированных ионами переходных металлов, а в случае использовании добавок поверхностно-активного вещества - интеркалированный также и частицами ПАВ, используют в качестве антифрикционной добавки для получения смазочной композиции с улучшенными трибологическими свойствами. Для чего диспергируют порошок титаната калия в базовом смазочном материале, в качестве которого может выступать ластичная смазка либо минеральное, полусинтетическое или синтетическое масло. В зависимости от вязкости используемого базового смазочного материала, диспергирование проводят методом перетирания (при использовании пластичной базовой смазки), прокачивания полученной дисперсии через импеллерный или роторный насос (при использовании базовых масел с относительно низкой вязкостью). Использование ультразвуковой обработки дисперсии ускоряет процесс гомогенизации конечной смазочной композиции.Further, potassium titanate powder, consisting of submicron-sized scaly layered particles intercalated by transition metal ions, and in the case of using surfactant additives, also intercalated with surfactant particles, is used as an antifriction additive to obtain a lubricating composition with improved tribological properties. Why disperse the potassium titanate powder in the base lubricant, which can be an elastic grease or mineral, semi-synthetic or synthetic oil. Depending on the viscosity of the base lubricant used, dispersion is carried out by grinding (when using a plastic base lubricant), pumping the resulting dispersion through an impeller or rotary pump (when using base oils with a relatively low viscosity). The use of ultrasonic treatment of the dispersion accelerates the homogenization of the final lubricant composition.
Смазочную композицию, содержащую в качестве антифрикционной добавки порошок титаната калия, приготавливали на основе базового смазочного материала при различном соотношении компонентов. При этом, в качестве базового смазочного материала использовали веретенное масло И-20, силиконовое масло ПМС-200, литиевое мыло, а также промышленную смазку Литол-24 (ГОСТ 21150-87).A lubricant composition containing potassium titanate powder as an antifriction additive was prepared on the basis of a base lubricant with various component ratios. At the same time, I-20 spindle oil, PMS-200 silicone oil, lithium soap, and Litol-24 industrial lubricant (GOST 21150-87) were used as the base lubricant.
В качестве трибологических характеристик полученных смазочных композиций, в соответствии с методикой ГОСТ 9490-75, определяли значения диаметра пятна износа и момента силы трения. Результаты испытаний, полученные с использованием различных видов антифрикционных/противоизносных добавок, введенных в состав базового масла (смазочного материала) в количестве 3 масс.%, приведены в таблице 1, а результаты, полученные с использованием смазочных композиций с различным содержанием антифрикционных добавок, приведены в таблице 2.As the tribological characteristics of the obtained lubricant compositions, in accordance with the methodology of GOST 9490-75, the values of the diameter of the wear spot and the moment of friction force were determined. The test results obtained using various types of anti-friction / anti-wear additives introduced into the composition of the base oil (lubricant) in an amount of 3 wt.% Are shown in table 1, and the results obtained using lubricating compositions with different contents of anti-friction additives are given in table 2.
Результаты испытаний, приведенные в таблице 1, показывают, что смазочные материалы, полученные при введении в состав различных базовых масел и смазок предложенного порошка титаната калия, состоящего из частиц, имеющих чешуйчатую форму и модифицированных за счет интеркалирования ионами переходного металла, например, цинка или меди и цинка, имеет лучшие трибологические свойства по сравнению с известными видами титанатов калия, а также известными плакирующими добавками на основе соединений переходных металлов. Полученный эффект достигается за счет снижения коэффициента трения, а также снижения степени агломерированности частиц титаната калия. При использовании его в качестве антифрикционной добавки к смазочному материалу в смазочной композиции обеспечивается низкий коэффициент трения и высокая износостойкость смазываемого изделия.The test results shown in table 1 show that the lubricants obtained by introducing into the composition of various base oils and lubricants the proposed powder of potassium titanate, consisting of particles having a scaly shape and modified by intercalation with transition metal ions, for example, zinc or copper and zinc, has better tribological properties compared with the known types of potassium titanates, as well as known cladding additives based on transition metal compounds. The obtained effect is achieved by reducing the coefficient of friction, as well as reducing the degree of agglomeration of potassium titanate particles. When used as an antifriction additive for a lubricant in a lubricant composition, a low coefficient of friction and high wear resistance of the lubricated product are ensured.
При этом максимальный эффект улучшения трибологических характеристик достигается при использовании в составе смазочной композиции порошков титаната калия интеркалированных совместно ионами нескольких переходных металлов (например, цинка и меди, никеля и хрома или цинка и железа), а также поверхностно-активными веществами, предпочтительно - анионными.In this case, the maximum effect of improving the tribological characteristics is achieved when using potassium titanate powders in the lubricant composition, which are intercalated together with several transition metal ions (for example, zinc and copper, nickel and chromium or zinc and iron), as well as with surfactants, preferably anionic ones.
В таблице 2 приведены результаты измерения противоизностных свойств смазочных материалов, полученных на основе базовой смазки марки Литол-24 с различным содержанием антифрикционной противоизносной добавки на основе полититаната калия, интеркалированного ионами цинка (10 масс.%).Table 2 shows the results of measuring the anti-aging properties of lubricants obtained on the basis of Litol-24 base lubricant with a different content of anti-friction anti-wear additive based on potassium polytitanate intercalated with zinc ions (10 wt.%).
Полученные результаты показывают, что оптимальное сочетание антифрикционных и противоизносных свойств достигается при следующем соотношении компонентов в смазочной композиции, мас.%: модифицированный порошок титаната калия 0,3-12,0, базовый смазочный материал 88,0-99,7. При более низком содержании модифицированного титаната калия в смазочной композиции, ее трибологические свойства мало отличаются от чистого базового смазочного материала, при более высоком - заметно ухудшаются антифрикционные свойства.The results show that the optimal combination of anti-friction and anti-wear properties is achieved with the following ratio of components in the lubricating composition, wt.%: Modified potassium titanate powder 0.3-12.0, base lubricant 88.0-99.7. At a lower content of modified potassium titanate in the lubricant composition, its tribological properties differ little from the pure base lubricant, while at a higher content, the antifriction properties noticeably worsen.
Достигаемый положительный эффект обеспечивается тем, что ионы переходлных металлов интеркалированные в межслойное пространство слоистого титаната калия, в процессе эксплуатации смазки постепенно переходят в состав базовой смазки (базового масла) и действуют как плакирующие добавки. Интеркаляция титаната калия дополнительно частицами поверхностно-активного вещества позволяет увеличить содержание ионов переходных металлов в составе титаната калия. Кроме того, стабилизации катионов металла в составе базовой смазки способствует присутствие в межслойном пространстве титаната калия интеркалированных частиц анионного поверхностно-активного вещества, с которым ионы переходного металла образуют устойчивые комплексы. Сочетание перечисленных свойств с высокими антифрикционными свойствами чешуйчатых частиц слоистого титаната калия, используемого в качестве резервуара для временного хранения ионов переходных металлов, обеспечивает синергетический эффект.The achieved positive effect is ensured by the fact that transition metal ions intercalated into the interlayer space of layered potassium titanate, during the operation of the lubricant, they gradually turn into a base lubricant (base oil) and act as cladding additives. Intercalation of potassium titanate additionally by particles of a surfactant allows to increase the content of transition metal ions in the composition of potassium titanate. In addition, the stabilization of metal cations in the base lubricant is facilitated by the presence in the interlayer space of potassium titanate of intercalated particles of an anionic surfactant with which transition metal ions form stable complexes. The combination of these properties with high antifriction properties of scaly particles of layered potassium titanate used as a reservoir for the temporary storage of transition metal ions provides a synergistic effect.
При этом, частицы интеркалированного титаната калия после диспергирования в составе базового масла (смазки) состоят из частиц, имеющих чешуйчатую форму (фиг.1) и аморфную структуру (фиг.2), в которой сконцентрированы ионы переходного металла, часть из которых образует атомарные кластеры и нанокристаллы металла (фиг.1). В целом полититанат калия, интеркалированный ионами переходных металлов, например, цинка или меди, после введения в состав базового масла (смазки) представляет собой (фиг.3) отдельные частицы или небольшие агломераты размером 100-800 нм (50%) и более крупные агломераты диаметром 0,9-3,5 мкм (50%).At the same time, particles of intercalated potassium titanate after dispersion in the base oil (lubricant) composition consist of particles having a scaly shape (Fig. 1) and an amorphous structure (Fig. 2), in which transition metal ions are concentrated, some of which form atomic clusters and metal nanocrystals (figure 1). In general, potassium polytitanate intercalated by transition metal ions, for example, zinc or copper, after being introduced into the base oil (lubricant), is (Fig. 3) individual particles or small agglomerates with a size of 100-800 nm (50%) and larger agglomerates with a diameter of 0.9-3.5 microns (50%).
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012103825/05A RU2493104C1 (en) | 2012-02-03 | 2012-02-03 | Potassium titanide powder and based on it lubricating composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012103825/05A RU2493104C1 (en) | 2012-02-03 | 2012-02-03 | Potassium titanide powder and based on it lubricating composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012103825A RU2012103825A (en) | 2013-08-10 |
| RU2493104C1 true RU2493104C1 (en) | 2013-09-20 |
Family
ID=49159255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012103825/05A RU2493104C1 (en) | 2012-02-03 | 2012-02-03 | Potassium titanide powder and based on it lubricating composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2493104C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108998191A (en) * | 2018-09-17 | 2018-12-14 | 佛山朝鸿新材料科技有限公司 | A kind of water-base cutting fluid |
| RU2766089C1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-02-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» | Nanocomposite material based on potassium titanate |
| RU2777833C2 (en) * | 2019-12-27 | 2022-08-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» | Method for obtaining a stabilized dispersion of submicrosized powders of solid solutions in alcohols |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1329421B1 (en) * | 2000-07-31 | 2006-03-01 | Otsuka Chemical Company, Limited | Lepidocrosite type potassium magnesium titanate and method for production thereof, and friction material |
| EP2138461A1 (en) * | 2007-03-29 | 2009-12-30 | Toho Titanium CO., LTD. | Method for production of alkali titanate, method for production of hollow powder of alkali titanate, alkali titanate and hollow powder thereof produced by the methods, and friction material comprising the alkali titanate or the hollow powder thereof |
| RU2412980C1 (en) * | 2009-10-14 | 2011-02-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нанокомпозит" | Antifriction suspension |
| RU2420459C1 (en) * | 2009-10-14 | 2011-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нанокомпозит" | Potassium titanate powder |
-
2012
- 2012-02-03 RU RU2012103825/05A patent/RU2493104C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1329421B1 (en) * | 2000-07-31 | 2006-03-01 | Otsuka Chemical Company, Limited | Lepidocrosite type potassium magnesium titanate and method for production thereof, and friction material |
| EP2138461A1 (en) * | 2007-03-29 | 2009-12-30 | Toho Titanium CO., LTD. | Method for production of alkali titanate, method for production of hollow powder of alkali titanate, alkali titanate and hollow powder thereof produced by the methods, and friction material comprising the alkali titanate or the hollow powder thereof |
| US20100112350A1 (en) * | 2007-03-29 | 2010-05-06 | Koji Tanimizu | Method of manufacturing alkali metal titanate and hollow body particle thereof, product thereof, and friction material containing the product |
| RU2412980C1 (en) * | 2009-10-14 | 2011-02-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нанокомпозит" | Antifriction suspension |
| RU2420459C1 (en) * | 2009-10-14 | 2011-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нанокомпозит" | Potassium titanate powder |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108998191A (en) * | 2018-09-17 | 2018-12-14 | 佛山朝鸿新材料科技有限公司 | A kind of water-base cutting fluid |
| RU2777833C2 (en) * | 2019-12-27 | 2022-08-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» | Method for obtaining a stabilized dispersion of submicrosized powders of solid solutions in alcohols |
| RU2766089C1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-02-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» | Nanocomposite material based on potassium titanate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012103825A (en) | 2013-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gulzar et al. | Tribological performance of nanoparticles as lubricating oil additives | |
| Vardhaman et al. | Enhanced tribological performances of zinc oxide/MWCNTs hybrid nanomaterials as the effective lubricant additive in engine oil | |
| Gusain et al. | Ultrasound assisted shape regulation of CuO nanorods in ionic liquids and their use as energy efficient lubricant additives | |
| He et al. | Tribological performance and lubrication mechanism of alumina nanoparticle water-based suspensions in ball-on-three-plate testing | |
| Reeves et al. | The influence of surface roughness and particulate size on the tribological performance of bio-based multi-functional hybrid lubricants | |
| Prabhakar Vattikuti et al. | Synthesis and structural characterization of MoS 2 nanospheres and nanosheets using solvothermal method | |
| Wang et al. | Study on antiwear and repairing performances about mass of nano-copper lubricating additives to 45 steel | |
| Sunqing et al. | A review of ultrafine particles as antiwear additives and friction modifiers in lubricating oils | |
| Sunqing et al. | Wear and friction behaviour of CaCO3 nanoparticles used as additives in lubricating oils | |
| Chen | Tribological properties of polytetrafluoroethylene, nano-titanium dioxide, and nano-silicon dioxide as additives in mixed oil-based titanium complex grease | |
| He et al. | Tribological characteristics of aqueous graphene oxide, graphitic carbon nitride, and their mixed suspensions | |
| CA2837217C (en) | Surface conditioning nanolubricant | |
| V. Thottackkad et al. | Experimental studies on the tribological behaviour of engine oil (SAE15W40) with the addition of CuO nanoparticles | |
| CN105969478A (en) | Preparation method of calcium borate/graphene oxide nano composite lubricant | |
| Nan et al. | Tribological performance of attapulgite nano-fiber/spherical nano-Ni as lubricant additive | |
| Chen et al. | Tribological investigation of two different layered zirconium phosphates as grease additives under reciprocating sliding test | |
| RU2493104C1 (en) | Potassium titanide powder and based on it lubricating composition | |
| RU2420459C1 (en) | Potassium titanate powder | |
| Wei et al. | MoS2-functionalized attapulgite hybrid toward high-performance thickener of lubricating grease | |
| Pawlak et al. | h-BN lamellar lubricant in hydrocarbon and formulated oil in porous sintered bearings (iron+ h-BN) | |
| RU2412980C1 (en) | Antifriction suspension | |
| Xie et al. | Effects of combined additions of SiO 2 and MoS 2 nanoparticles as lubricant additive on the tribological properties of AZ31 magnesium alloy | |
| Patil et al. | Tribological properties of SiO2 nanoparticles added in SN-500 base oil | |
| Oganesova et al. | Nanosized additives to lubricating materials | |
| Harsha et al. | The Effect of Spherical Hybrid Silica-Molybdenum Disulfide on the Lubricating Characteristics of Castor Oil |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190204 |